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编号:10239348
内皮素受体基因在心功能不全心肌中的表达
http://www.100md.com 《中国循环杂志》 2000年第4期
     作者:张奎星 刘同宝 吕晓霞 朱鼎良 薛瑞贤

    单位:张奎星 刘同宝 吕晓霞(250021 山东省济南市,山东 省立医院 心内科);朱鼎良(上海第二医科大学附属瑞金医院 上海市高血压研究所);张奎星(现在上海第二医科大学附属瑞金医院 上海市高血压研究所 200025)

    关键词:内皮素;受体;心功能不全;聚合酶链反应

    中国循环杂志000417 摘要 目的:研究内皮素(ET)受体基因亚型在心功能不全心肌中的表达,并探讨它和心功能分级及心肌肥大的关系。

    方法:选取40例行瓣膜置换术的心功能不全病人心肌500 mg,同时取10例健康心肌组织作为对照。提取组织总核糖核酸并逆转录为互补脱氧核糖核酸后,加入特定的寡聚核苷酸引物进行聚合酶链反应,分别观察ET不同受体基因的表达。
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    结果:ET受体基因在正常心肌组织中未见表达,而在病变心肌组织中的表达较高。

    结论:心功能不全时血浆ET水平升高,其受体并不呈反应性下调,而是表达增多,并与左心收缩功能下降程度有关。

    中图分类号:R54 文献标识码:A

    文章编号:1000-614(2000)04-228-3

    Expression of Endothelin Receptor Messenger Ribonucleic Acid in Human Myocardial Dysfunction

    Zhang Kuixing

    (Now Works in Hypertension Institute of Shanghai,Rui Jin Hospital,Shanghai Sec ond Medical University,Shanghai 200025)
, 百拇医药
    Zhang Kuixing Liu Tongbao Lu Xiaoxia et al.

    (Department of Cardiology,Shandong Provincial Hospital,Jinan (250021),Shandong)

    Abstract Objective:To investigate the expression level of endothelin receptor subtype messenger ribonucleic acid(mRNA)in myocardial dysfunction.

    Methods:The specimens came from patients suffered with congestive heart failure who had been hospitalized for operation.Endothelin(ET)A and ETB gene expression is detected in reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RTPCR) methods.The hypertrophic degree of left ventricular myocardium was assessed by Echocardiography.
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    Results:ETA gene expressed in 27/40 biopsies(67.5%)in patient group and none in control group.ETB gene expressed in 20 biopsies(50%)and none in control group.ETA expressed 40% in NYHA class Ⅰ,53.3% in class Ⅱ,84.6% in class Ⅲ and 85.7% in class Ⅳ,whereas ETB expressed 20% in NYHA class Ⅰ,33.3% in class Ⅱ,69.2% in class Ⅲ and 71.4% in class Ⅳ.

    Conclusion:ETA and ETB gene expression are both upregulated in failing human cardial myocytes and correlated with NYHA class.The ET system may play a key role in the pathophysiological process of myocardial dysfunotion in autocrine/paracrine.
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    Key words Endothelin;Receptor;Heart failure;Polymerase chain reaction

    内皮素(ET)于1988年由Yanagisawa等[1]首次从猪胸主动脉内皮细胞培养液中分离得到,是目前所知作用最强和效应最持久的血管收缩肽,它还有强烈的促有丝分裂和胶原增生的作用,可引起钠水潴留、儿茶酚胺激活及血管紧张素Ⅱ和醛固酮的分泌[2],而这正是充血性心力衰竭的病理生理特点。ET的作用是通过其特异性跨膜偶联受体实现的,分ETA和ETB两种受体基因亚型。ET受体的特异性和非特异性拮抗剂不仅能改善血液动力学,也能提高心力衰竭大鼠的生存率[3],但心力衰竭时配体血浆浓度的升高引起其受体如何变化还不清楚,两种受体基因亚型的变化更是知之甚少。

    本研究从心外科收取心功能不全病人的心肌标本,以健康猝死者心肌作为对照,用逆转录聚合酶链反应测定ETA和ETB两种受体基因的表达。
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    1 材料和方法

    研究对象 实验组:40例1998年7月~1999年4月在我院行瓣膜置换术的病人,其中男27例,女13例,入院后即行常规检查及超声心动图检查,术中取左心室乳头肌500 mg作为标本,依NYHA心功能分级标准,心功能Ⅰ级者5例,年龄46.2±6.2岁;Ⅱ级者15例,年龄44.5±5.8岁;Ⅲ级者13例,年龄47.8±5.5岁;Ⅳ级者7例,年龄48.9±4.7岁。对照组共10例,为1998年10月~1999年2月非心脏原因猝死6小时以内的健康男性,年龄32.5±6.2岁,取左心室乳头肌500 mg。以上标本经1×磷酸盐缓冲液(PBS)处理后立即放入液氮,然后储存于-80℃冰箱。

    试剂 1×PBS,Trizol变性剂,氯仿,异丙醇,75%乙醇,逆转录试剂盒(美国Promega产品),Taq脱氧核糖核酸(DNA)聚合酶,溴化乙锭(100 μg/ml),4%琼脂糖凝胶,寡聚核糖核酸[4~6]。ETA基因:上游:5'AGC TTC CTG GTT ACC ACT CAT CAA 3',下游:5'TCA ACA TCT CAC AAG TCA TGA G 3';ETB基因:上游:5'CGA GCT GTT GCT TCT TGG AGT AG 3',下游:5'ACG GAA GTT GTC ATA TCC GTG ATC 3';β-actin:上游:5'ACC CTG AAG TAC CCC AT 3',下游:5'ATG AAG CAT TTG CGG TG 3'。
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    方法 采用Trizol变性剂一步法,提取组织总核糖核酸(RNA),紫外分光光度计下测OD260和OD280。严格按说明书进行逆转录聚合酶链反应,获得逆转录产物后分为β-actin反应体系和ETA、ETB反应体系。β-actin反应体系的程序为:变性94℃30秒,退火55℃30秒,延伸72℃60秒,首次循环94℃预变性180秒,然后进行30个循环,最后72℃延伸300秒。ETA、ETB反应体系的程序为:变性94℃45秒,退火57℃30秒,延伸72℃60秒,共进行35个循环。扩增产物ETA为701 bp、ETB为714 bp。用4%的琼脂糖凝胶(含溴化乙锭0.5 μg/ml)对多聚酶链反应产物电泳,同时加入标准分子量作为参考。

    统计分析 两组样本率构成比用校正的χ2检验,两组样本均数之比用t检验。

    2 结果

    逆转录聚合酶链反应结果:实验组40例,其中27例显示出ETA互补DNA(cDNA)片段(67.5%),有20例获得的ETB cDNA片段(50.0%)。对照组10例,未显示ETA、ETB cDNA片段。抽取聚合酶链反应产物依同样反应条件进行第2次扩增,仍未获得ETA、ETB的cDNA片段。所有的心肌经扩增后均可获得长度为931 bp的β-actin片段。
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    心肌ETA、ETB受体基因表达与心功能分级的关系见表1。

    表1 心肌内皮素A与内皮素B受体基因表达与心功能分级的关系(例) 心功能分级

    心肌内皮素A受体基因表达

    心肌内皮素B受体基因表达

    阳性

    阴性

    合计

    阳性率(%)

    阳性

    阴性

    合计

, 百拇医药     阳性率(%)

    Ⅰ级

    2

    3

    5

    40.0

    1

    4

    5

    20.0

    Ⅱ级

    8

    7

    15
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    53.3

    5

    10

    15

    33.3

    Ⅲ级

    11

    2

    13

    84.6

    9

    4

    13

    69.2
, 百拇医药
    Ⅳ级

    6

    1

    7

    85.7

    5

    2

    7

    71.4

    把心功能Ⅰ、Ⅱ级者并为一组,Ⅲ、Ⅳ者级并为一组,列表作χ2检验,ETA、ETB受体基因χ2值为4.1、4.9,P均<0.05,两组ETA、ETB受体基因表达阳性率有显著差异,显示心功能分级高者,ETA、ETB受体基因表达升高。
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    ETA、ETB受体基因表达与其他临床资料间的关系见表2。表2 实验组心肌内皮素A、B受体基因阳性病人与阴性病人临床资料间的关系(]±s)

    心肌内皮素A受体基因表达

    心肌内皮素B受体基因表达

    阳性

    阴性

    P值

    阳性

    阴性

    P值

    左心室内径(mm)
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    55.9±12.40

    48.5±6.08

    <0.05

    59.5±5.69

    50.5±6.68

    <0.05

    左心室后壁厚度(mm)

    10.6±2.06

    8.1±0.78

    <0.05

    11.4±1.78

    8.3±0.87
, 百拇医药
    <0.05

    年龄(岁)

    45.6±4.50

    44.7±4.86

    >0.05

    46.6±5.07

    48.6±6.78

    >0.05

    性别比(男/女)

    11/6

    16/7

    >0.05
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    9/11

    8/12

    >0.05

    心房颤动比(有/无)

    14/13

    2/11

    <0.05

    10/10

    14/16

    <0.05

    可见,心肌中ETA、ETB受体基因表达与左心室内径、左心室后壁厚度和是否存在心房颤动有关,而与年龄和性别无关。

, 百拇医药     3 讨论

    ET受体为细胞表面受体,属G蛋白偶联系列,有ETA、ETB两种亚型;ETA受体主要存在于血管平滑肌细胞和心肌细胞,介导细胞收缩;ETB受体在内皮细胞中通过促使一氧化氮和(或)前列环素的释放介导血管舒张,在血管平滑肌和心肌中介导细胞收缩。在人的心房及心室肌中,ETA受体分布广泛,而ETB受体分布较少[7]。本研究表明,ET受体基因在正常心肌中未检出,而在心力衰竭心肌中检出率较高,这是因为在正常情况下ET的浓度很低,不参与生理活动的调节,故受体基因的表达很低,以至于不能检测到,而在心功能不全时ET系统被激活,ET受体基因表达也升高。Lin等[8]发现正常血管平滑肌中ET受体基因表达极微弱,而受到刺激时显著增多,本研究则在心肌细胞中证实了这一点。

    用放射免疫方法测量表明在轻至中度心力衰竭时血浆ET-1浓度升高,且升高的程度与心力衰竭血液动力学异常改变的严重程度相平行。本研究表明,随心功能不全程度的加重,ET受体基因的表达非但不呈反应性下调,且随心功能分级增加而升高,提示ET系统存在一个正反馈机制,在心功能受损时被激活。由于ET具有强烈而持久的缩血管及正性肌力作用,早期可能对维持心功能有作用,但ET对心脏有直接毒害、增加心肌耗氧量及促心肌肥大的作用。本结果也显示了心脏组织中ETA受体基因的表达多于ETB受体基因表达,ETA的阳性表达率为64%,ETB为40%,二者之比为1.6∶1,与文献报道一致[9]。Tonnessen等[10]报道应用Northern blot方法观察结扎大鼠冠状动脉后ET配体与受体水平增加,我们用逆转录聚合酶链反应观察到轻度与中、重度心力衰竭心肌的ET受体基因的表达有显著性差异,说明随心力衰竭程度的加重,不仅ET水平增加,而且其受体表达也增加,从而极大地增强了ET在心力衰竭中的作用。本研究比较了ET受体基因阳性病人与阴性病人之间的左心室内径和左心室后壁厚度,发现阳性病人的这些指标明显高于阴性病人。本研究还证明年龄和性别对ET受体基因表达无影响,而与心房颤动有较大相关性,因风湿病合并心房颤动的机会较多,而心房颤动病人心房收缩功能消失,加剧了心功能的恶化,促使了ET受体基因的表达。
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    ET是通过受体起作用的,由本研究可以看出,ET受体在心力衰竭中是上调的,人们自然就考虑把ET作为一个心力衰竭的治疗靶点。有研究证明,ET的选择与非选择性受体拮抗剂均不引起交感神经和肾素—血管紧张素—醛固酮系统的激活,显示其可能是继血管紧张素转换酶抑制剂后治疗心力衰竭的一个巨大进展[11]

    作者简介:张奎星(1974- 男 博士研究生 主要从事高血压基因的定位与克隆工作

    参考文献

    1,Yanagisawa M,Kurihara H,Kurihara H,et al.A novel potent vasoconstrictor peptide produced by vascular endothelial cells.Nature,1988,332:411—415.

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, 百拇医药
    3,Mulder P,Richard V,Derumeaux G,et al.Role of endogenous endothelin in chronic heart failure.Effect of long-term treatment with an endothelin antagonist on survival,hemodyamics and cardial remodeling.Circulation,1997,96:1976—1982.

    4,Adachi M,Yang YY,Furuichi Y,et al.Cloning and characterization of cDNA encoding human A type endothelin receptor.Biochem Biophys Res Commun,1991,180:1265—1272.

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    7,Peter MG,Davenport AP.Delineation of endothelin receptors in human left ventricular smooth muscle cells.J Cardiovasc Pharmco,1995,26:355—359.

    8,Lin HY,Kaji EH,Winkel GK,et al.Cloning and functional expression of a vascular smooth muscle endothelin-1 receptor.Proc Natl Acad Sci USA,1991,88:3185—3189.
, 百拇医药
    9,Molenaar P,O'Reliiy G,Sharkey A,et al.Characterization and locatization of endothelin receptor subtypes in the human atrioventricular conducting system and myocardium.Cir Res,1993,72:526—538.

    10,Tonnessen T,Christensen G,Oie E,et al.Increased cardiac expression of endothelin-1 mRNA in ischemic heart failure in rats.Cardiovas Res,1997,33:601—610.

    11,Ohnishi M,Wada A,Tsutamoto T,et al.Comparison of the acute effects of a selective endothelin.ETA and a mixed ETA/ETB receptor antagonist in heart failure.Cardiovasc Res,1998,39:617—624.

    收稿:1999-12-23

    修回:2000-03-10, 百拇医药